专利名称：一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压电力工程技术领域，具体涉及一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路及其装置。
背景技术：
在电力系统中，在高压开关柜、环网柜、高压线路中，经常使用高压带电显示装置完成主回路是否带有高压电的指示、相关设备的闭锁，作为运行操作和维护中保障安全、防止误操作、防止误入带电间隔的一个技术手段，高压带电显示装置显得非常重要。目前，高压带电显示装置主要有接触式高压带电显示装置和感应式高压带电显示装置。接触式高压带电显示装置虽然没有三相电场之间的相互干扰，但是传感器到显示单元的连线较长，容易引入额外的干扰。感应式高压带电显示装置所有采用感应式传感器对安装位置周围的电场变化都比较敏感，不能安装在距离活动的金属部件很近的地方，必须所有的金属物品都不能对感应式高压带电显示装置的传感器单元有遮挡或者屏蔽。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路及其装置，解决目前用于检测高压开关柜、环网柜、高压线路等是否带有高压电的装置容易因装置本身连线较长出现额外干扰和容易被周围经书物品遮挡或屏蔽传感器单元的问题。为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路，包括顺次连接的感应电压接收电路、整流电路、充放电震荡电路、发光电路、传感器电路、信号放大电路和声音报警电路，其中所述感应电压接收电路主要是由感应电极1、感应电极I1、稳压管DWl和稳压管DW2构成，所述整流电路主要由桥式整流器、电容Cl、二极管Dl和电阻Rl构成，所述充放电震荡电路主要由电容C2和双向开关二极管DBl构成，所述发光电路主要由发光二极管LED和稳压管DW3构成，所述传感器电路主要由感应电极片A、结型场效应晶体管VF、电容C3、可调电阻R2、分压电阻R3和可调电阻R4构成， 所述信号放大电路主要由时基集成电路ICl、语言集成电路IC2及电容C4、电阻R5和可调电阻R6构成，所述声音报警电路主要由扬声器BL和NPN型晶体管V构成。更进一步的 技术方案是上述稳压管DWl和稳压管DW2反向串联后并联在桥式整流器的两个输入端上，感应电极串联在稳压管DWl和桥式整流器的一个输入端之间，感应电极II的一端连接在稳压管DW2和桥式整流器的另一个输入端之间，所述桥式整流器的一个输出端与电阻Rl的一端连接，电阻Rl的另一端与二极管Dl的正极相连，电容Cl并联在桥式整流器的两个输出端上，电容C2的一端和双向开关二极管DBl的正极连接在二极管Dl的负极上，电容C2的另一端与桥式整流器的另一个输出端相连，所述稳压管DW3的负极与双向开关二极管DBl负极相连，稳压管DW3的正极与桥式整流器的另一个输出端相连，发光二极管LED与稳压管DW3相并联，所述电容C3、可调电阻R2、分压电阻R3、结型场效应晶体管VF和可调电阻R4依次串联后与稳压管DW3并联，所述感应电极片A连接在结型场效应晶体管VF的触发端上，所述时基集成电路ICl有8个引脚，其中时基集成电路ICl的I脚连接在桥式整流器的另一个输出端上，时基集成电路ICl的5脚串联电容C4后也与桥式整流器的另一个输出端相连，时基集成电路ICl的2脚连接在结型场效应晶体管VF和可调电阻R4之间，时基集成电路ICl的4脚和8脚均连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，所述语言集成电路IC2有4个引脚，其中语言集成电路IC2的I脚与桥式整流器的另一个输出端相连，语言集成电路IC2的2脚串联可调电阻R6后与时基集成电路ICl的3脚相连，语言集成电路IC2的3脚串联电阻R5后连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，语言集成电路IC2的4脚与NPN型晶体管V的基极相连，NPN型晶体管V的的集电极串联扬声器BL后连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，NPN型晶体管V的发射极连接在桥式整流器的另一个输出端上。一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置，其内安装有上述的一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路，包括圆筒形的绝缘盒体和显示面板，显示面板安装在绝缘盒体内，感应电极片A设置在显示面板内，扬声器BL安装在感应电极片A的总部，而扬声器BL的中部安装有发光二级管LED。更进一步的技术方案是上述绝缘盒体上固定有连接支架，连接支架上连接有用于将整个装置固定在高压输配电设备上的伸缩螺栓。更进一步的技术方案是上述伸缩螺栓依次由支撑部、内螺栓和外螺栓构成，内螺栓的外径小于外螺栓的外径并套在连接支架的螺孔内。与现有技术相比，本发明的有益效果是:结构简单、小巧，可近距离直接安装在高压输配电设备上，而且无需专供电源即可实现该装置的正常工作；该装置同时具有等电位高压带电显示功能和活体接近报警功能，且实现的动作可靠:当高压输配电设备带电运行时，该装置会通过发光二极管发光，从而警示检修人员高压输配电设备带电，而当检修人员与带电高压设备超出一定的安全距离时，该装置可以可靠的发出活体接近报警的声音信号，从而再次警示检修人员该高压一次设备带电；大幅提高高压设备检修的安全系数，降低检修人员的安全隐患。
图1为本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路一个实施例的电路结构图。图2为图1中实现带电显示功能的局部电路图。图3为图1中实现活体接近报警功能的局部电路图。图4为NE555型的时基集成电路ICl内部电路图。图5为NE555型的时基集成电路ICl引脚图。图6为本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置一个实施例的结构示意图。图7为图6所示本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置一个实施例的连接部件结构图。图8为图7中伸缩螺栓的结构侧视图。图9为图7中伸缩螺栓的结构俯视图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1示出了本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路的一个实施例:一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路，包括顺次连接的感应电压接收电路
3、整流电路4、充放电震荡电路5、发光电路6、传感器电路7、信号放大电路8和声音报警电路9，其中所述感应电压接收电路3主要是由感应电极1、感应电极I1、稳压管DWl和稳压管DW2构成，所述整流电路4主要由桥式整流器、电容Cl、二极管Dl和电阻Rl构成，所述充放电震荡电路5主要由电容C2和双向开关二极管DBl构成，所述发光电路6主要由发光二极管LED和稳压管DW3构成，所述传感器电路7主要由感应电极片A、结型场效应晶体管VF、电容C3、可调电阻R2、分压电阻R3和可调电阻R4构成，所述信号放大电路8主要由时基集成电路ICl、语言集成电路IC2及电容C4、电阻R5和可调电阻R6构成，所述声音报警电路9主要由扬声器BL和NPN型晶体管V构成。根据本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路的一个优选实施例，更进一步的技术方案是上述稳压管DWl和稳压管DW2反向串联后并联在桥式整流器的两个输入端上，感应电极串联在稳压管DWl和桥式整流器的一个输入端之间，感应电极II的一端连接在稳压管DW2和桥式整流器的另一个输入端之间，所述桥式整流器的一个输出端与电阻Rl的一端连接，电阻Rl的另一端与二极管Dl的正极相连，电容Cl并联在桥式整流器的两个输出端上，电容C2的一端和双向开关二极管DBl的正极连接在二极管Dl的负极上，电容C2的另一端与桥式整流器的另一个输出端相连,所述稳压管DW3的负极与双向开关二极管DBl负极相连，稳压管DW3的正极与桥式整流器的另一个输出端相连，发光二极管LED与稳压管DW3相并联，所述电容C3、可调电阻R2、分压电阻R3、结型场效应晶体管VF和可调电阻R4依次串联后与稳压管DW3并联，所述感应电极片A连接在结型场效应晶体管VF的触发端上，所述时基集成电路ICl有8个引脚，其中时基集成电路ICl的I脚连接在桥式整流器的另一个输出端上，时基集成电路ICl的5脚串联电容C4后也与桥式整流器的另一个输出端相连，时基集成电路ICl的2脚连接在结型场效应晶体管VF和可调电阻R4之间，时基集成电路ICl的4脚和8脚均连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，所述语言集成电路IC2有4个引脚，其中语言集成电路IC2的I脚与桥式整流器的另一个输出端相连，语言集成电路IC2的2脚串联可调电阻R6后与时基集成电路ICl的3脚相连，语言集成电路IC2的3脚串联电阻R5后连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，语言集成电路IC2的4脚与NPN型晶体管V的基极相连，NPN型晶体管V的的集电极串联扬声器BL后连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，NPN型晶体管V的发射极连接在桥式整流器的另一个输出端上。这里值得指出的是，所述时基集成电路ICl的型号为NE555，而语言集成电路IC2的型号为NFC5212。本发明的显示功能是利用静电感应原理，依靠高压一次设备周围的电场，通过感应电极I和感应电极II进入感应电压接收电路，通过起到高阻抗衰减作用的稳压管DWl和稳压管DW2，在桥式整流器的作用下，将交流电压转换为直流电压，整流后的电压通过充放电震荡电路对电容C2充电，当充电到一定电压后，再提供给发光二极管LED、传感器电路、信号放大电路和声音报警电路作电源。发光二极管LED实现带电显示，其工作原理是PN结的电致发光原理:二极管电极两端加上一定的正向电压后，二极管中将有大量电子注入，PN结导带上的高能量电子与价带上的空穴发生复合，并将多余的能量以光的形式发射出来，从而达到发光警示的目的，该发光二极管LED通过并联一个反向保护的稳压管DW3于电路中，然后与双向开关二极管DBl串联至高电位，发光二极管LED的N级与桥式整流器的另一个输出端(即低电位输出端)相连，构成位移电流回路，实现发光二极管LED工作。如图3所示，本发明的传感器电路7、信号放大电路8和声音报警电路9用于实现本发明的活体接近报警功能。其中，传感器电路7由感应电极片A、结型场效应晶体管VF、电容C3、可调电阻R2、分压电阻R3和可调电阻R4构成；其中，电容C3和可调电阻R2串联后再与电阻R3、结型场效应晶体管VF和可调电阻R4三者串联后并联接入主回路，结型场效应晶体管VF触发端连接感应电极片A、一端与电阻R3连接、另一端与可调电阻R4连接。信号放大电路8由时基集成电路ICl、语言集成电路IC2及电容C4、电阻R5和可调电阻R6构成；其中，如图4和图5所示，时基集成电路ICl采用NE555型时基集成电路，而语言集成电路IC2采用NFC5212型语言集成电路。声音报警电路9由扬声器BL和晶体管V构成。本发明的活体接近报警原理:在无人接近感应电极片A时，VF的漏极、源极之间的电阻较小，电流较大，ICl的2脚电位高于Vcc/3，该报警器不动作；当有人接近感应电极片A时，人体的感应信号会使VF的漏极、源极之间的电阻值增大，ICl的2脚电位低于Vcc/3，ICl内电路翻转，其3脚由低电平变为高电平，使语言集成电路受触发而工作，IC2的4脚输出的语言信号经V放大后，通过扬声器BL发出语言提醒声；调节R4和R6的阻值，可以改变电路的灵敏度，使有人靠近感应电极片0.5m以内，报警器报警。图6示出了本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置的一个实施例，一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置，其内安装有上述的一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路，包括圆筒形的绝缘盒体I和显示面板2，显示面板2安装在绝缘盒体I内，感应电极片A12设置在显示面板2内，扬声器BL14安装在感应电极片A12的总部，而扬声器BL14的中部安装有发光二级管LED13。图6示出了本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置的一个优选实施例，绝缘盒体I上固定有连接支架10，连接支架10上连接有用于将整个装置固定在高压输配电设备上的伸缩螺栓11。图7、图8和图9示出了本发明一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置的另一个优选实施例，伸缩螺栓11依次由支撑部16、内螺栓17和外螺栓18构成，内螺栓17的外径小于外螺栓18的外径并套在连接支架10的螺孔内。使用本装置时，通过伸缩螺栓11将本装置直接连接在高压输配电设备上。当高压输配电设备带电运行时，该装置会通过发光二极管LED发光，从而警示检修人员高压输配电设备带电；而当检修人员与带电高压设备超出一定的安全距离时，该装置可以可靠的发出活体接近报警的声音信号，从而再次警示检修人员该高压一次设备带电运行。另外，本发明采用高压感应电场供电，无需专供电源也能可靠工作；再有，本发明小巧，结构紧凑，特别适合用于35kV及以下的高压开关柜、开关场一次设备等的检修场合。
权利要求
1.一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路，其特征在于:包括顺次连接的感应电压接收电路(3)、整流电路(4)、充放电震荡电路(5)、发光电路(6)、传感器电路(7)、信号放大电路(8)和声音报警电路(9)，其中 所述感应电压接收电路(3 )主要是由感应电极1、感应电极I1、稳压管DWl和稳压管DW2构成， 所述整流电路(4)主要由桥式整流器、电容Cl、二极管Dl和电阻Rl构成， 所述充放电震荡电路(5)主要由电容C2和双向开关二极管DBl构成， 所述发光电路(6)主要由发光二极管LED和稳压管DW3构成， 所述传感器电路(7)主要由感应电极片A、结型场效应晶体管VF、电容C3、可调电阻R2、分压电阻R3和可调电阻R4构成， 所述信号放大电路(8)主要由时基集成电路ICl、语言集成电路IC2及电容C4、电阻R5和可调电阻R6构成， 所述声音报警电路(9)主要由扬声器BL和NPN型晶体管V构成。
2.根据权利要求1所述的一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路，其特征在于:所述稳压管DWl和稳压管DW2反向串联后并联在桥式整流器的两个输入端上，感应电极串联在稳压管DWl和桥式整流器的一个输入端之间，感应电极II的一端连接在稳压管DW2和桥式整流器的另一个输入端之间，所 述桥式整流器的一个输出端与电阻Rl的一端连接，电阻Rl的另一端与二极管Dl的正极相连，电容Cl并联在桥式整流器的两个输出端上，电容C2的一端和双向开关二极管DBl的正极连接在二极管Dl的负极上，电容C2的另一端与桥式整流器的另一个输出端相连，所述稳压管DW3的负极与双向开关二极管DBl负极相连，稳压管DW3的正极与桥式整流器的另一个输出端相连，发光二极管LED与稳压管DW3相并联，所述电容C3、可调电阻R2、分压电阻R3、结型场效应晶体管VF和可调电阻R4依次串联后与稳压管DW3并联，所述感应电极片A连接在结型场效应晶体管VF的触发端上，所述时基集成电路ICl有8个引脚，其中时基集成电路ICl的I脚连接在桥式整流器的另一个输出端上，时基集成电路ICl的5脚串联电容C4后也与桥式整流器的另一个输出端相连，时基集成电路ICl的2脚连接在结型场效应晶体管VF和可调电阻R4之间，时基集成电路ICl的4脚和8脚均连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，所述语言集成电路IC2有4个引脚，其中语言集成电路IC2的I脚与桥式整流器的另一个输出端相连，语言集成电路IC2的2脚串联可调电阻R6后与时基集成电路ICl的3脚相连，语言集成电路IC2的3脚串联电阻R5后连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，语言集成电路IC2的4脚与NPN型晶体管V的基极相连，NPN型晶体管V的集电极串联扬声器BL后连接在可调电阻R2和分压电阻R3之间，NPN型晶体管V的发射极连接在桥式整流器的另一个输出端上。
3.一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置，其内安装有如权利要求1或2所述的一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路，其特征在于:包括圆筒形的绝缘盒体(I)和显示面板(2)，显示面板(2)安装在绝缘盒体(I)内，感应电极片A (12)设置在显示面板(2)内，扬声器BL (14)安装在感应电极片A (12)的总部，而扬声器BL (14)的中部安装有发光二级管LED (13)。
4.根据权利要求3所述的一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置，其特征在于:所述绝缘盒体(I)上固定有连接支架(10)，连接支架(10)上连接有用于将整个装置固定在高压输配电设备上的伸缩螺栓(U)。
5.根据权利要求4所述的一种等电位高压带电显示与活体接近报警装置，其特征在于:所述伸缩螺栓(11)依次由支撑部(16)、内螺栓(17)和外螺栓(18)构成，内螺栓(17)的外径小于外螺栓(18)的外径并套在连接 支架(10)的螺孔内。
全文摘要
本发明涉及高压电力工程技术领域，具体涉及一种等电位高压带电显示与活体接近报警的电路及其装置，包括顺次连接的感应电压接收电路(3)、整流电路(4)、充放电震荡电路(5)、发光电路(6)、传感器电路(7)、信号放大电路(8)和声音报警电路(9)。本发明的作用是结构简单、小巧，可近距离直接安装在高压输配电设备上，而且无需专供电源即可实现该装置的正常工作；该装置同时具有等电位高压带电显示功能和活体接近报警功能，且实现的动作可靠；大幅提高高压设备检修的安全系数，降低检修人员的安全隐患。
文档编号G01R19/155GK103198610SQ20131006937
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者吴秀乾, 蔡岷晋, 张明海 申请人:四川省电力公司达州电业局, 国家电网公司